BENEFICIOS DE MINERALES

BENEFICIOS DE MINERALESFLOTACION DE MINERALES

FACULTAD DE INGENIERA ESCUELA DE INGENIERA DE MINAS

CURSO:BENEFICIOS DE MINERALES DOCENTE : ING. DANIEL ZEVALLOS ALUMNO : AO : TERCERO CODIGO : TACNA-PERU201.

PRACTICA DE LABORATORIO N 6

FLOTACION DE MINERALES1. - OBJETIVO. Dar a conocer al estudiante, las tcnicas operativas de un proceso bsico de flotacin de minerales, incidiendo en las variables principales, como densidad de pulpa, granulometra, tipos y dosificacin de reactivos.

Que el estudiante conozca los principales parmetros y variables que se deben de tener en cuenta para la prctica de un proceso de flotacin Bach, incidiendo en las variables principales.

2.- ASPECTOS GENERALES:

La definicin tradicional de flotacin dice que es una tcnica de concentracin de minerales en hmedo, en la que se aprovechan las propiedades fsico-qumicas superficiales de las partculas para efectuar la seleccin. En otras palabras, se trata de un proceso de separacin de materias de distinto origen (valioso y ganga) que se efecta desde sus pulpas acuosas por medio de burbujas de gas y a base de sus propiedades hidroflicas e hidrofbicas.Segn la definicin, la flotacin contempla la presencia de tres fases: slida, lquida y gaseosa. La fase slida est representada por las materias a separar, la fase lquida es el agua y la fase gas es el aire. Los slidos finos y liberados y el agua, antes de la aplicacin del proceso, se preparan en forma de pulpa con porcentaje de slidos variables pero normalmente no superior a 40% de slidos.

El proceso se lleva a cabo dentro de un reactor llamado Celda de Flotacion. Una vez ingresada la pulpa al proceso, se inyecta el aire para poder formar las burbujas, que son los centros sobre los cuales se adhieren las partculas slidas.En un proceso de concentracin de minerales ideal, la mena mineral se divide en un concentrado enriquecido con el componente til y una cola con los minerales que componen la ganga.

3 - REACTIVOS USADOS EN LA FLOTACIN:Los reactivos de flotacin corresponden a sustancias orgnicas que promueven, intensifican y modifican las condiciones ptimas del mecanismo fsico-qumico del proceso.Pueden clasificarse en:Colectores:Son sustancias orgnicas que se adsorben en la superficie del mineral, confirindole caractersticas de repelencia al agua (hidrofobicidad).Espumantes: Son agentes tensoactivos que se adicionan a objeto de:1. Estabilizar la espuma2. Disminuir la tensin superficial del agua3. Mejorar la cintica de interaccin burbuja - partcula4. Disminuir el fenmeno de unin de dos o ms burbujas (coalescencia)Los reactivos Modificadores, por otro lado, tales como activadores, depresores o modificadores de pH, se usan para intensificar o reducir la accin de los colectores sobre la superficie del material.4- Variables Operacionales Relevantes en el ProcesoAlgunas de las variables de mayor importancia para el proceso de flotacin son:Granulometra: Adquiere gran importancia dado que la flotacin requiere que las especies minerales tiles tengan un grado de liberacin adecuado para su concentracin.Tipo de Reactivos: Los reactivos pueden clasificarse en colectores, espumantes y modificadores. La eficiencia del proceso depender de la seleccin de la mejor frmula de reactivos.Dosis de Reactivo: La cantidad de reactivos requerida en el proceso depender de las pruebas metalrgicas preliminares y del balance econmico desprendido de la evaluacin de los consumos.Densidad de Pulpa: Existe un porcentaje de slidos ptimo para el proceso que tiene influencia en el tiempo de residencia del mineral en los circuitos.Aireacin: La aireacin permitir aumentar o retardar la flotacin en beneficio de la recuperacin o de la ley, respectivamente. El aire es uno de los tres elementos imprescindibles en el proceso de flotacin, junto con el mineral y el agua.Regulacin del pH:La flotacin es sumamente sensible al pH, especialmente cuando se trata de flotacin selectiva. Cada frmula de reactivos tiene un pH ptimo ambiente en el cual se obtendra el mejor resultado operacional.Tiempo de Residencia: El tiempo de residencia depender de la cintica de flotacin de los minerales de la cintica de accin de reactivos, del volumen de las celdas, del porcentaje de slidos de las pulpas en las celdas y de las cargas circulantes.Calidad del Agua: En las Plantas la disponibilidad de agua es un problema. Normalmente se utiliza el agua de recirculacin de espesadores que contiene cantidades residuales de reactivos y slidos en suspensin, con las consecuencias respectivas derivadas por este flujo de recirculacin.

5- PROCEDIMIENTO OPERATIVO: - Materiales y reactivos: Una Celda de flotacin de Laboratorio. Depsitos para Colectar las espumas (concentrado) Paleta y esptula Probeta graduada de 1 Lt Colectores (Z-6 y Z-11) Espumantes (aceite de Pino, Dow flow 250) Modificador de pH(Cal) - Procedimiento: Colocar dentro de la celda de flotacin, el Kg de mineral molido, mas 2,6 Lt de agua y encender el mecanismo de agitacin- aireacin, agitar por unos 3 min con la finalidad de homogenizar la pulpa (30 % de slidos) agregar un gramo de Cal aprox. con la finalidad de modificar el pH de la pulpa ( a un pH alcalino, hay mejor funcin de los colectores) despus de unos 2 min, agregar 04 gotas de Z-6 (colector que sirve para levantar minerales de galena y blenda) y de 2 a 3 gotas de aceite de pino, esperar que levanten las espumas y colectarlas por paleteo. colectar por unos 5 min o hasta que se vea que las espumas se tornen blanquecinas, luego, cambiar de depsito y agregar de 3 a 4 gotas de Z-11(colector que sirve para levantar la calcopirita), agregar 2 gotas de Dow flow 250 y colectar las espumas formadas hasta su agotamiento (blanquecinas). Los concentrados colectados, colocarlos en bandejas metlicas, con la finalidad de ir eliminando el agua sobrenadante y para el secado. una vez seco el concentrado, pesarlo y determinar el grado de recuperacin: R = peso de concentrado/peso del mineral * 100

6.- RESULTADOS:Primero se toma la muestra a flotar cuya masa es de 1kg. Se coloca en la celda de flotacin y se le agrega 2.6 litros de agua para que el mineral pueda flotar. Acabo de 2min le agregamos un xantato que es un colector para que el mineral se pegue a las burbujas y mejore su hidrofobidad y despus un espumante (aceite de pinol) unas 5 gotas y se mueve por que el mineral se ha quedado pegada a las esquinas sacamos y obtenemos el primer concentrado y agregamos un litro de agua y luego cal para que se asiente al mineral 1 gr.Luego se le agrega el colector Z11 para el Cu (3 gotas) y despus 3 gotas de aceite agregamos 2 gotas de un espumante ms el dow flow. Luego se procede a sacar cuando este ms o menos de color blanco luego es obtiene el segundo concentrado como se observa en las figuras.Obteniendo al final los siguientes resultados:MASA DEL ENVASE=85.8 gr.Primer concentrado de pirita y calcopirita:Masa del mineral = 376.7 gr.Segundo concentrado de zinc:Masa del mineral = 114 gr.

7- CUESTIONARIO: Explique los mecanismos de adhesin y absorcin del mineral en las espumas.

Adhesin:

Se puede definir a la flotacin de espumas como un proceso mineralurgico- qumico cintico, o tambin, la flotacin de minerales en espumas es un proceso fsico-qumico, cuyo objeto es la separacin de especies minerales valiosas de las no valiosas, a travs del uso de la adhesin selectiva de burbujas de aire a las partculas minerales valiosos.

Absorcin:

La flotacin es un proceso que involucra el estudio de las propiedades de las interfases. Una de las formas de caracterizar una interfase es por la medida de la adsorcin.La adsorcin puede definirse como la concentracin de una entidad qumica (iones y molculas) en una interfase. Generalmente se expresa en moles o molculas de adsorbido por rea de interfase. Es un fenmeno espontneo y exotrmico. Es comn la clasificacin de la adsorcin, con base en la naturaleza de la interaccin adsorbido/adsorbente, en adsorcin fsica (fisisorcin) y adsorcin qumica (quimisorcin).La adsorcin fsica es resultante de interacciones qumicas secundarias o residuales caracterizndose por un bajo calor de interaccin, ninguna o casi ninguna accin de seleccin entre el adsorbente y el adsorbido, siendo posible la formacin de multicapas. La adsorcin qumica se debe a interacciones qumicas primarias (por ejemplo, covalentes) entre el adsorbente y el adsorbido. Existe selectividad, formndose compuestos de superficie. Apenas una camada puede ser adsorbida.La adsorcin puede caracterizarse en relacin a la especificidad entre el adsorbido y el adsorbente. Adsorcin no especfica ocurre en respuesta a la atraccin puramente electrosttica. Es rpida y rpidamente reversible, no pudiendo revertir el signo de la carga original del adsorbente. En la adsorcin especfica, la contribucin electrosttica puede ser irrelevante y especies adsorbidas especficamente pueden aumentar, reducir, anular o revertir la carga original del adsorbente. Es relativamente lenta e irreversible.Varios factores pueden contribuir al proceso de adsorcin, tales como, atraccin electrosttica, enlace covalente, enlace puente hidrgeno, interacciones no polares entre el adsorbato y especies interfaciales, interacciones laterales entre las especies adsorbidas.

Que fenmenos ocurren en el proceso de flotacin.An en el caso ms simple de la flotacin convencional por burbujas, la desagregacin del proceso de flotacin indica que varios fenmenos estn involucrados.Se hace nfasis en los fenmenos interfaciales determinantes y en la hidrodinmica de captura.

FENMENOS INTERFACIALES

Cuando dos fluidos estn en contacto con un slido, se puede definir la mojabilidad del slido respecto a cada uno de los fluidos mediante el ngulo de contacto, lo cual resulta de un equilibrio de fuerzas.De una parte se notar que las interacciones aire-agua y aire-slido son probablemente menos importantes que las otras puesto que el aire es una fase no condensada, y por lo tanto no se tomarn en cuenta en la discusin.

Las interacciones agua-agua, es decir las que tienen que ver con la energa de cohesin del agua, son extremadamente fuertes. Basta notar que el agua es un lquido, mientras que su homlogo H2S es un gas; esta cohesin se debe a las interacciones por puentes de hidrgeno, que favorecen la situacin (b), salvo en el caso en que las interacciones agua-slido sean por lo menos tan importantes. Esto ocurre si el slido presenta una superficie polar, o si existe la posibilidad de un enlace entre el slido y el agua.

FENMENOS HIDRODINMICOS:

Los fenmenos hidrodinmicos conciernen principalmente la probabilidad de captura de una partcula hidrofobada por una burbuja; ya que se trata de un proceso un tanto estocstico se puede hablar de probabilidades.La probabilidad de extraccin de una partcula resulta de tres factores, que pueden definirse como:

la probabilidad de contacto o colisin partcula-burbuja la eficiencia de la colisin o probabilidad de adhesin la probabilidad de arrastre en la espuma

Es obvio que en los casos prcticos en los cuales la dispersin de partculas de slido y de burbujas est sometida a una agitacin intensa no es posible modelizar los fenmenos sino aproximadamente.

Finalmente, cuando una partcula ha adherido a una burbuja, existe una cierta probabilidad que se mantenga adherida hasta que la burbuja alcance la espuma. Por otra parte, la agitacin presente en la celda de flotacin puede romper la burbuja o separar la burbuja y la partcula por efectos inerciales diferenciales. Afortunadamente, el fenmeno de histresis del ngulo de contacto, tiende a favorecer la adhesin de la partcula a la gota. Sin embargo, puede ser que el tamao de partcula sea crtico en cuanto a la eficiencia del arrastre.

Indique cuales son las variables crticas y cmo influyen en el proceso.Las variables que ms afectan la flotacin de los minerales son las siguientes:

Granulometra de la mena Tipo y dosificacin de reactivos de flotacin. Densidad de la pulpa o porcentaje de slidos. Tiempo de residencia. pH. Aireacin y acondicionamiento de la pulpa. Temperatura de la pulpa. Calidad del agua utilizada.

Granulometra de la Mena.

Existe un tamao de partcula que presenta una mayor recuperacin metalrgica, observndose, en general, una disminucin de sta para tamaos ms gruesos y ms finos de la mena. La recuperacin disminuye para tamaos pequeos, lo cual se relaciona con la dificultad de adhesin partcula/burbuja, dedo a que stas no adquieren la energa cintica suficiente para producir un agregado partcula/burbuja estable. Por otra parte, las partculas pequeas son arrastradas ms fcilmente a la espuma, ya que el drenaje a la pulpa se favorece con el incremento de la velocidad de sedimentacin.Es importante destacar que, en la etapa de flotacin primaria la flotacin se realiza con una granulometra de mena en la cual no es necesaria la liberacin de la partcula, sin embargo, en la etapa de limpieza donde es necesaria la selectividad de las partculas tiles, es fundamental realizar una remolienda del concentrado de la etapa rougher para la liberacin de las especies tiles de la mena.De esta manera, el tamao de partcula es la variable sobre la cual debe ponerse ms nfasis en su control, debido a su efecto en la recuperacin metalrgica y en la selectividad del concentrado final, as como, por la alta incidencia que tiene en los costos de operacin del proceso global de concentracin.

Tipo y Dosificacin de los Reactivos de Flotacin.

La funcin del colector es hacer hidrofbica la superficie del mineral deseado, por lo cual, es el reactivo qumico ms importante utilizado en la flotacin. La amplia experiencia existente en la flotacin de minerales permite usar con eficiencia determinados tipos de colectores dependiendo de los tipos de minerales y asociaciones mineralgicas presentes.Por otro lado, la eleccin de un espumante determina las caractersticas de la espuma, que contribuye a la selectividad de la operacin. La altura de la espuma y el flujo de aire a la celda afectan el tiempo de retencin de las partculas en la espuma. La estabilidad de la espuma depende principalmente de la dosificacin del espumante.Se debe tener en cuenta, que los reactivos de flotacin requieren de un cierto tiempo de acondicionamiento para estar en contacto con la pulpa y de esa forma poder actuar en forma eficiente sobre las especies tiles de la mena. As, la etapa de acondicionamiento adquiere mucha importancia, ya que algunos reactivos se deben adicionar en la etapa de molienda para tener mayor contacto con la mena, mientras que otros, se adicionan directamente al cajn de descarga de los molinos de bolas o al acondicionador.

Densidad de Pulpa o Porcentaje de Slidos

La densidad de la pulpa o porcentaje de slidos en la flotacin de minerales viene determinada desde la etapa de molienda/clasificacin. Es raro que la pulpa se ajuste en su porcentaje de slidos antes de entrar a la etapa de flotacin, sin embargo, es un factor importante, ya que la flotacin de los minerales ocurre en forma eficiente cuando la pulpa presenta un valor adecuado de porcentaje de slidos.La densidad de pulpa afecta el tiempo de residencia del mineral en las etapas de flotacin, y de esta forma en la capacidad del circuito.

Tiempo de Residencia

El tiempo de flotacin depende de las caractersticas del material que se va a flotar, y de la conjugacin de todos los dems factores que inciden en el proceso.

pH

El pH es la variable de control ms utilizada en el proceso de flotacin, ya que resulta fundamental en la recuperacin y selectividad, as como, en la depresin de minerales. El proceso de flotacin es sumamente sensible al pH, especialmente cuando se trata de flotacin selectiva. Los reactivos de flotacin, principalmente los colectores, operan mejor en ciertos rangos de pH. La regulacin del pH en la flotacin de cobre se realiza con cal. Este reactivo es importante, ya que, adems de actuar como modificador de pH, es un depresor de pirita en la flotacin selectiva de minerales de cobre en la etapa de limpieza.

Aireacin y Acondicionamiento de la Pulpa

El acondicionamiento es una etapa clave ya que proporciona el tiempo necesario para que acten en forma eficiente los reactivos de flotacin. Algunos colectores y modificadores presentan cintica de adsorcin en los minerales bastante lenta por lo cual deben incorporarse al molino de bolas, mientras que otros reactivos se incorporan directamente al estanque acondicionador de la pulpa.La aireacin de la pulpa en la celda es una variable importante que normalmente es controlada por el operador de la planta, la cual permite la aceleracin o retardacin de la flotacin en beneficio de la recuperacin metalrgica o de la ley del elemento til.

Calidad del Agua:

Dada la gran cantidad de interacciones que se producen entre las variables del proceso, las cuales acondicionan el ambiente fsico-qumico de la flotacin, un aspecto interesante de analizar es la calidad del agua que se utiliza en el proceso. Es comn en las plantas concentradoras, que parte importante del agua utilizada sea agua de proceso, recuperada desde las etapas de separacin slido/lquido (espesadores, filtros, etc.), la cual contiene reactivos qumicos residuales. Esta utilizacin de agua de proceso produce un ahorro en el consumo de agua y en el consumo de espumante, pero se puede producir un aumento de algunos iones en solucin cuyo efecto en la flotacin de los minerales debe ser evaluado, a fin de evitar que stos superen los niveles crticos para la flotacin.

Explique la problemtica del uso del agua en el proceso de flotacin y la disposicin de los relaves.

En las Plantas la disponibilidad de agua es un problema. Normalmente se utiliza el agua de recirculacin de espesadores que contiene cantidades residuales de reactivos y slidos en suspensin, con las consecuencias respectivas derivadas por este flujo de recirculacin.En la disposicin de los relaves se dice que un metro cubico que se obtenga de concentrado despus de haberlo tratado en la planta se obtiene de 6-7 metros cbicos de relave.

8.-CONCLUSIONES:

El proceso de flotacin est basado sobre las propiedades hidroflicas e hidrofbicas de los slidos a separar.

Para estudiar el mecanismo de la flotacin es necesario conocer lo que sucede con la partcula de mineral y una burbuja de aire para que ellos formen una unin estable.

El agregado de espumantes, como se ha dicho, permite la formacin de burbujas de tamao y calidad adecuada para el proceso. Se basa en la adhesin de algunos slidos a burbujas de aire, las cuales transportan los slidos a la superficie de la celda de flotacin, donde son recolectados y recuperados como concentrado. La fraccin que no se adhiere a las burbujas permanece en la pulpa y constituyen las colas o relaves.

As, la condicin de flotabilidad es una fuerte adhesin entre las partculas tiles y burbujas, que deben ser capaces de soportar la agitacin y turbulencia de la celda. Estas partculas se dicen hidrofbicas, y las partculas del relave o colas son hidroflicas.

La flotacin es una tcnica de concentracin que aprovecha la diferencia entre las propiedades superficiales o interfaciales del mineral, o especies de valor, y la ganga. Se basa en la adhesin de algunos slidos a burbujas de gas generadas en la pulpa por algn medio externo, en la celda de flotacin.

9.- BIBLIOGRAFA: Procesamiento de Minerales (Mineralurgia I). Ing. Nataniel Linares Gutirrez Compendio de Conminucion. Juan H. Rivera Zeballos Procesamiento de minerales............. Ing. Jos Manzaneda Cabala